Одноэкранные устройства отображения объемных изображений
В отличие от рассмотренного двухэкранного способа, при котором оба элемента стереопары отображаются одновременно на двух экранах, одноэкранный способ формирования трёхмерных изображений подразумевает показ частей трёхмерного изображения на одном экране. Его основное достоинство заключается в том, что данный метод позволяет отображать элементы стереопары при помощи обычных двухмерных устройств отображения (например, мониторе или проекторе). Однако при этом необходимо специальное оборудование для разделения изображений, составляющих стереопару. Существует несколько способов разделения.
Одновременный метод разделения (метод поляризационной селекции) заключается в следующем. На один экран одновременно проецируется два изображения, образующих стереопару, при этом каждое из изображений имеет различную поляризацию световой волны. Обычно используется линейная поляризация (вертикальная – для одного изображения, горизонтальная – для другого изображения стереопары). Наблюдатель в поляризационных очках видит стереоскопическое изображение. Такой способ используется в мультимедийных 3D-проекторах, причём используется два проекционных аппарата, изображения от которых тщательно совмещены на экране. Такой же способ применяется в стереокино. Отметим, что используемые очки часто называют пассивными поляризационными очками.
Последовательный (затворный) метод заключается в следующем. Элементы стереопары отображаются на экране обычного монитора по очереди, при этом между каждым глазом и экраном располагается специальное устройство в виде “шторки” или “затвора” (shutter), которое синхронно со сменой элементов стереопары теряет прозрачность, перекрывая поле зрения одному из глаз. Наиболее часто в качестве таких “шторок” используются специальные электронно-управляемые очки Shutterglasses – очки затворного типа (3D-очки). Для того, чтобы стекла 3D-очков могли терять прозрачность, их выполняют по технологии ЖК-ячейки просветного типа, использующей эффект поляризации. В качестве управляющего сигнала для таких очков, называемых также и активными поляризационными очками, используется выходной сигнал видеоадаптера PC. В настоящее время эти очки являются наиболее простыми и доступными по цене
(30–150 USD) устройствами, которые совместно с обычным монитором PC позволяют получить трехмерное изображение. Заметим, что последовательный способ показа элементов стереопары требует увеличения частоты кадров в два раза. Естественно, для вывода на монитор объемных изображений, видимых с помощью 3D-очков, требуется формировать стереопары. Для этого все объекты отображения описываются в трехмерной системе координат. Имея математическое описание трехмерного объекта, можно корректно рассчитать его двухмерные проекции – стереопары на плоскость экрана. Поскольку объем вычислений, необходимый для расчета трехмерной сцены, исключительно велик, эту работу возлагают на специализированные графические процессоры, называемые ускорителями компьютерной графики или 3D-акселераторами.
Проблемы аппаратной и программной совместимости, недостаточная комфортность использования, а также достаточно высокая стоимость 3D-очков побудили разработчиков искать другие способы получения стереоскопического изображения. В результате появились так называемые 3D-мониторы, для работы с которыми требуются либо простые и дешевые (заметим и легкие) пассивные поляризационные очки, либо вообще очков не требуется.
В настоящее время существуют устройства объемного отображения двух типов, которые можно отнести к категории 3D-мониторов: плоскопанельные 3D-мониторы на основе ЖК-матриц; мониторы на основе ЭЛТ, оборудованные встроенным или внешним поляризационным ЖК-фильтром.
Мониторы с поляризационным фильтром имеют слишком высокую цену (например, только поляризационный фильтр Monitor Z Screen 200i производства фирмы Stereo Graphics, позволяющий заменить 3D-очки, стоит 2000 USD), и поэтому вряд ли являются разумной альтернативой 3D-очкам.
Примером плоскопанельного 3D-монитора на основе ЖК-экрана служит 3D-экран ноутбука типа Notebook Cyberbook фирмы VRex. Так как ЖК-ячейки пропускают поляризованный свет, то это облегчает разделение элементов стереопары. В данном экране ЖК-ячейки нечетных строк экрана пропускают свет с одной поляризацией, например с горизонтальной, а ячейки четных строк – с вертикальной. Нечетные строки растра используются для отображения левой части стереопары, а четные – для правой. Поэтому достаточно надеть пассивные очки – и стереоэффект обеспечен.
Недостаток этого метода – фактическое разрешение по вертикали вдвое меньше номинального.
ИНТЕРАКТИВНЫЕ ДОСКИ
Электронная интерактивная доска - это сенсорная панель, работающая в комплексе с компьютером и проектором. Первые интерактивные доски были выпущены фирмой SMART Technologies в 1991 году.
В интерактивных досках сигнал с компьютера либо иного источника (телевизора, магнитофона, видеокамеры) передаётся на мультимедиа-проектор по кабелю, а затем проецируется на сенсорную панель. С помощью такой доски лектор может продемонстрировать слушателям графики, диаграммы, карты, таблицы, представленные в электронном виде, показать видеоролики или учебные фильмы. На ней мгновенно отображаются данные, полученные из Интернета. Некоторые модели проекционного оборудования предусматривают вывод учебных материалов на экран поочередно или одновременно (в режиме "картинка в картинке") по желанию докладчика.
Интерактивность доски в основной мере заключается в том, что во время презентации докладчик может "фломастером" (электронной ручкой) или просто пальцем сделать на доске надписи, подчеркнуть или выделить фрагменты изображения и сохранить все произведенные операции для последующей работы. Цвет "чернил" и толщину линий лектор выбирает по собственному усмотрению. Сам "фломастер" в досках SMART Board - устройство бутафорское: сенсоры, реагирующие на взятие маркера, расположены не в нем, а в лотке. В некоторых моделях, выпускаемых другими компаниями – это специальное устройство, с источником питания и ультразвуковым излучателем. Кроме того, специальное программное обеспечение позволяет преобразовать текст, написанный на интерактивной доске от руки, в печатный.
Движения указателя передаются на компьютер с помощью кабеля управления, подсоединенного к порту компьютера. Выбор способа регистрации перемещений зависит от типа интерактивной доски.
Все интерактивные доски делятся на :
1. На базе технологии прямой проекции – проектор плюс проекционный экран с чувствительной к прикосновениям поверхностью.
2. На базе технологии обратной проекции – DLP-телевизора с сенсорным экраном.
3. На основе плазменных и ЖК-панелей, дополненных средствами определения точки прикосновения к экрану.
На сегодняшний день более широко распространены интерактивные доски на базе технологии прямой проекции